L'energia solare si ricava dalle onde elettromagnetiche prodotte dal sole (ovvero quelle che noi percepiamo in forma di luce e calore). La radiazione solare ha il vantaggio di essere disponibile quasi illimitatamente e di essere utilizzata senza produzione di scorie inquinanti. I limiti che le si possono riscontrare sono discontinuità, causata dall'alternarsi del giorno e della notte e dalle condizioni meteorologiche, l'altro è la bassa intensità che implica la necessità di avere ampie superfici di "raccolta". Esistono due differenti approcci per utilizzare l'energia solare. Nel caso dello sfruttamento termico, i collettori trasformano i raggi del sole in energia termica che può essere utilizzata sia per produrre acqua calda sanitaria che per supportare l'impianto di riscaldamento. Nel caso dello sfruttamento fotovoltaico i raggi del sole vengono trasformati in energia elettrica mediante celle solari.

Impianto solare termico

Avere l'acqua calda può sembrare una cosa banale. Siamo abituati ad averla sempre disponibile e a qualsiasi ora. In realtà per tenere acqua calda sanitaria a temperatura costante di circa 40°C occorre una buona dose di energia, la quale cresce proporzionalmente rispetto al numero di unità servite. Questa energia può essere fornita anche attraverso un impianto solare termico, ovvero un dispositivo che consente di utilizzare l'energia solare per riscaldare l'acqua corrente andando a sostituire le vecchie caldaie. Il cuore di questa tecnologia è il collettore (spesso identificato in un pannello) ovvero un apparecchio capace di raccogliere l'energia solare mediante un fluido termovettore. Il fluido attraversa un circuito e va a depositare la maggior quantità possibile di energia termica in un accumulatore. L'acqua raccoglie l'energia termica accumulatasi e si scalda per poi provvedere al riscaldamento degli ambienti e dell'acqua calda sanitaria.

Nella Maison d'Elite l'energia necessaria viene fornita attraverso due accumuli in acciaio inox da 1000 L più altri due accumuli di preriscaldamento sempre da 1000 L, di cui uno è a servizio delle parabole a inseguimento solare. Le parabole hanno un diametro di 160 cm e una lente che raccoglie l'energia solare riflessa, consentendo di portare le temperature dell'accumulo fra i 25° C e i 35° C a seconda della stagione nella quale viene fatto il rilevamento. Il completo riscaldamento dell'acqua avviene tramite l'integrazione fra più impianti: due pompe di calore geotermiche alimentate da energia fotovoltaica. In sostanza all'interno della Maison d'Elite l'impianto solare termico ha una funzione integrativa rispetto al riscaldamento dell'acqua ottenuto con le pompe di calore e il contributo si percepisce soprattutto nel periodo estivo o nei momenti di maggiore irraggiamento solare. Ciò che sorprende il profano è che l'energia in parte utilizzata per il riscaldamento dell'ACS viene prelevata direttamente dal sole, ciò ha consentito l'eliminazione totale del Gas.  La scelta delle parabole solari deriva dal fatto che non richiedono superficie di posa perché vengono montate su palo e quindi sono svincolate dall'orientamento della falda del tetto.

Impianto fotovoltaico

Un impianto fotovoltaico è un essenzialmente costituito dall'assemblaggio di più moduli fotovoltaici, i quali sfruttano l'energia solare per produrre energia elettrica. Gli impianti fotovoltaici si dividono in tre macrocategorie: "ad Isola", "grid-connect" e ibridi.

Un impianto fotovoltaico viene definito "ad isola" quando non si connette a nessuna rete di servizio elettrico ed è dunque autonomo. Sfrutta sul posto di produzione l'energia raccolta e poi conservata mediante un accumulatore. I principali componenti di un impianto fotovoltaico "ad isola" sono generalmente:

• Campo fotovoltaico: è deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti a favore del sole. A seconda della situazione di riferimento il campo viene ottimizzato per avere una determinata tensione, solitamente o 12 o 24 V. Conseguentemente, la maggior parte dei moduli fotovoltaici utilizzati in questa tipologia di impianti ha tensioni in uscita pari a 12 o 24 V, le cosiddette stringhe elettriche che formano il campo sono costituite da pochissimi moduli, fino al limite del singolo modulo per stringa. In quest'ultimo caso, in pratica, il campo fotovoltaico è costituito da semplici paralleli elettrici tra moduli, dotati di diodi di stringa per la protezione dalle cosiddette correnti inverse.
• Accumulatore: costituito da una o più batterie ricaricabili opportunamente connesse (serie/parallelo) deputata/e a conservare la carica elettrica fornita dai moduli in presenza di sufficiente irraggiamento solare per permetterne un utilizzo differito da parte degli apparecchi elettrici utilizzatori. L'accumulatore è in genere costituito da monoblocchi, o elementi singoli specificamente progettati per cariche e scariche profonde e cicliche.
• Regolatore di carica: è un dispositivo elettronico deputato a stabilizzare l'energia raccolta e a gestirla all'interno del sistema in funzione di varie situazioni possibili.
• Inverter altrimenti detto convertitore C.C./C.A., deputato a convertire la tensione continua (DC) in uscita dal pannello (solitamente 12 o 24 volt) in una tensione alternata (AC) più alta (in genere 110 o 230 volt per impianti fino a qualche kW, a 400 volt per impianti con potenze oltre i 5 kW).

Gli impianti fotovoltaici "grid-connect"sono impianti connessi ad una rete elettrica di distribuzione esistente e gestita da terzi e spesso anche all'impianto elettrico privato da servire. Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche già servite dalla rete nazionale in AC, ma che immettono in rete la produzione elettrica risultante dal loro impianto fotovoltaico, contribuendo alla cosiddetta generazione distribuita. I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:

• campo fotovoltaico.
• cavi di connessione, componente spesso sottovalutata, devono presentare un'adeguata resistenza ai raggi UV ed alle temperature.
• Inverter deputato a stabilizzare l'energia raccolta, a convertirla in corrente alternata e ad iniettarla in rete;
• Quadristica di protezione e controllo, da situare in base alle normative vigenti tra l'inverter e la rete che questo alimenta.

Gli impianti fotovoltaici "ibridi": restano connessi alla rete elettrica di distribuzione, ma utilizzano principalmente l'energia solare, grazie all'accumulatore. Qualora l'accumulatore è scarico (ad esempio la notte) una centralina predisporrà l'acquisizione di energia, collegando l'immobile alla rete elettrica per la fornitura. (Attenzione: la centralina deve essere a norma CEI e deve costituire un gruppo di continuità UPS, altrimenti si violano le suddette normative).

All'interno della Maison d'Elite sono stati costituiti diversi impianti fotovoltaici a servizio della villa centro servizi e degli appartamenti. I dati tecnici di seguito riportati hanno puro scopo indicativo. Infatti, bisognerebbe considerare che il consumo reale subisce variazioni a seconda dell’uso istantaneo che se ne fa; conseguentemente mettere i dati teorici del consumo totale a pieno regime nelle 24 ore sarebbe fuorviante. Per ottenere 1 Kw/h mediamente vengono bruciati l’equivalente di 2,56 Kw/h sotto forma di combustibili fossili e di conseguenza sono emessi nell’aria circa 0,53 Kg di CO2 (Anidride Carbonica); fattore di emissione mix elettrico italiano alla distribuzione. Si può dunque affermare che ogni Kw/h prodotto dal sistema fotovoltaico evita l’emissione di 0,53 Kg di CO2. Si deduce che l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico della Maison d’Elite ed immessa in rete potrà dunque evitare l’immissione di 27.560 Kg/anno di CO2 nell’atmosfera.

L’impianto fotovoltaico del modello è stato predisposto per fornire l’energia elettrica prodotta agli impianti comuni. Nello specifico alimenta le centrali termiche e l’illuminazione notturna nonché il cancello di ingresso carraio e pedonale. L’esposizione a sud consente una resa ottimale dell’efficienza dell’impianto. Durante il giorno l’energia prodotta viene consumata istantaneamente, quella in eccesso invece viene immessa in rete.

L’impianto è composto da più componenti quali; struttura, pannelli, inverter e quadri di protezione. Attraverso il collegamento remoto all’impianto è possibile verificare la resa oraria, giornaliera o mensile dei pannelli direttamente su PC, tablet o smatphone, è anche possibile verificare se un pannello sia difettoso o necessiti di manutenzione. Nelle repliche sarà possibile pensare ad un’alternativa e fornire l’energia anche alle singole unità abitative. Nel caso della Maison d’Elite i campi B/D ed E che in un anno producono rispettivamente 19.000 KW e 17.000 KW sono interamente dedicati alla struttura centrale dedicata ai servizi. Poiché nel caso del prototipo si è data maggiore importanza ai servizi che avendo scopo dimostrativo non dovevano risultare eccessivamente dispendiosi per la gestione. Già all'interno della Maison d'Elite l'impianto fotovoltaico è collegato con le colonnine elettriche situate all'interno di ogni posto auto e preposte alla ricarica delle auto elettriche.

L’impianto fotovoltaico è collegato al contatore delle parti comuni di 35 kw che essendo allacciato alla rete elettrica svolge la funzione di Scambio sul Posto (SSP). È prevista una verifica periodica da parte del gestore o della società di remote control